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迹_Jason

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迹_Jason
2021-02-08

JVM优化面试

# JVM 调优

# JVM调优参数简介

# JVM参数简介

-XX 参数被称为不稳定参数,之所以这么叫是因为此类参数的设置很容易引起JVM 性能上的差异,使JVM 存在极大的不稳定性。如果此类参数设置合理将大大提高JVM 的性能及稳定性。

不稳定参数语法规则:

1.布尔类型参数值

-XX:+<option> '+'表示启用该选项
-XX:-<option> '-'表示关闭该选项
1
2

2.数字类型参数值: -XX:<option>=<number> 给选项设置一个数字类型值,可跟随单位,例如:'m'或'M'表示兆字节;'k'或'K'千字节;'g'或'G'千兆字节。32K与32768是相同大小的。 3.字符串类型参数值: -XX:<option>=<string> 给选项设置一个字符串类型值,通常用于指定一个文件、路径或一系列命令列表。 例如:-XX:HeapDumpPath=./dump.core

# JVM参数示例

配置:-Xmx4g –Xms4g –Xmn1200m –Xss512k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:PermSize=100m

-XX:MaxPermSize=256m -XX:MaxTenuringThreshold=15

解析: -Xmx4g:堆内存最大值为4GB。

-Xms4g:初始化堆内存大小为4GB 。

-Xmn1200m:设置年轻代大小为1200MB。增大年轻代后,将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。

-Xss512k:设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1MB,以前每个线程堆栈大小为256K。应根据应用线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000左右。

-XX:NewRatio=4:设置年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与年老代的比值(除去持久代)。设置为4,则年轻代与年老代所占比值为1:4,年轻代占整个堆栈的1/5

-XX:SurvivorRatio=8:设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10

-XX:PermSize=100m:初始化永久代大小为100MB。

-XX:MaxPermSize=256m:设置持久代大小为256MB。

-XX:MaxTenuringThreshold=15:设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话,则年轻代对象不经过Survivor区,直接进入年老代。对于年老代比较多的应用,可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值,则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制,这样可以增加对象再年轻代的存活时间,增加在年轻代即被回收的概论。

# JVM调优目标

  1. 何时需要做jvm调优?

    1. heap 内存(老年代)持续上涨达到设置的最大内存值;
    2. Full GC 次数频繁;
    3. GC 停顿时间过长(超过1秒);
    4. 应用出现 OutOfMemory 等内存异常;
    5. 应用中有使用本地缓存且占用大量内存空间;
    6. 系统吞吐量与响应性能不高或下降。
  2. JVM调优原则

    1. 多数的Java应用不需要在服务器上进行JVM优化;

    2. 多数导致GC问题的Java应用,都不是因为我们参数设置错误,而是代码问题;

    3. 在应用上线之前,先考虑将机器的JVM参数设置到最优(最适合);

    4. 减少创建对象的数量;

    5. 减少使用全局变量和大对象;

    6. JVM优化是到最后不得已才采用的手段;

    7. 在实际使用中,分析GC情况优化代码比优化JVM参数更好;

  3. JVM调优目标

    1. GC低停顿;

    2. GC低频率;

    3. 低内存占用;

    4. 高吞吐量;

JVM调优量化目标(示例):

  1. Heap 内存使用率 <= 70%;

  2. Old generation内存使用率<= 70%;

  3. avgpause <= 1秒;

  4. Full gc 次数0 或 avg pause interval >= 24小时 ;

注意:不同应用,其JVM调优量化目标是不一样的。

# JVM调优经验

# JVM调优经验总结

JVM调优的一般步骤为:

​ 第1步:分析GC日志及dump文件,判断是否需要优化,确定瓶颈问题点;

​ 第2步:确定JVM调优量化目标;

​ 第3步:确定JVM调优参数(根据历史JVM参数来调整);

​ 第4步:调优一台服务器,对比观察调优前后的差异;

​ 第5步:不断的分析和调整,直到找到合适的JVM参数配置;

​ 第6步:找到最合适的参数,将这些参数应用到所有服务器,并进行后续跟踪。

# JVM调优重要参数解析

注意:不同应用,其JVM最佳稳定参数配置是不一样的。

配置: -server  

-Xms12g -Xmx12g -XX:PermSize=500m -XX:MaxPermSize=1000m -Xmn2400m -XX:SurvivorRatio=1 -Xss512k  -XX:MaxDirectMemorySize=1G 

-XX:+DisableExplicitGC -XX:CompileThreshold=8000 -XX:+UseConcMarkSweepGC  -XX:+UseParNewGC

-XX:+UseCompressedOops -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=60  -XX:ConcGCThreads=4

-XX:MaxTenuringThreshold=10  -XX:ParallelGCThreads=8

-XX:+ParallelRefProcEnabled  -XX:+CMSClassUnloadingEnabled  -XX:+CMSParallelRemarkEnabled

-XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=500 -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=4 

XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  -verbose:gc  -XX:+PrintGCDetails  -XX:+PrintGCDateStamps  -Xloggc:/weblogic/gc/gc_$$.log

重要参数(可调优)解析:

-Xms12g:初始化堆内存大小为12GB。

-Xmx12g:堆内存最大值为12GB 。

-Xmn2400m:新生代大小为2400MB,包括 Eden区与2个Survivor区。

-XX:SurvivorRatio=1:Eden区与一个Survivor区比值为1:1。

-XX:MaxDirectMemorySize=1G:直接内存。报java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory 异常可以上调这个值。

-XX:+DisableExplicitGC:禁止运行期显式地调用 System.gc() 来触发fulll GC。

注意: Java RMI的定时GC触发机制可通过配置-Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=86400来控制触发的时间。

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=60:老年代内存回收阈值,默认值为68。

-XX:ConcGCThreads=4:CMS垃圾回收器并行线程线,推荐值为CPU核心数。

-XX:ParallelGCThreads=8:新生代并行收集器的线程数。

-XX:MaxTenuringThreshold=10:设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话,则年轻代对象不经过Survivor区,直接进入年老代。对于年老代比较多的应用,可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值,则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制,这样可以增加对象再年轻代的存活时间,增加在年轻代即被回收的概论。

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=4:指定进行多少次fullGC之后,进行tenured区 内存空间压缩。

-XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=500:当abortable-preclean预清理阶段执行达到这个时间时就会结束。
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# 触发Full GC的场景及应对策略

年轻代空间(包括 Eden 和 Survivor 区域)回收内存被称为 Minor GC,对老年代GC称为MajorGC,而Full GC是对整个堆来说的,在最近几个版本的JDK里默认包括了对永生带即方法区的回收(JDK8中无永生带了),出现Full GC的时候经常伴随至少一次的Minor GC,但非绝对的。MajorGC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

触发Full GC的场景及应对策略:

  1. System.gc()方法的调用,应对策略:通过-XX:+DisableExplicitGC来禁止调用System.gc ;

  2. 老年代空间不足,应对策略:让对象在Minor GC阶段被回收,让对象在新生代多存活一段时间,不要创建过大的对象及数组;

    1. 永生区空间不足,应对策略:增大PermGen空间
  3. GC时出现promotionfailed和concurrent mode failure,应对策略:增大survivor space

  4. Minor GC后晋升到旧生代的对象大小大于老年代的剩余空间,应对策略:增大Tenured space 或下调CMSInitiatingOccupancyFraction=60

  5. 内存持续增涨达到上限导致Full GC ,应对策略:通过dumpheap 分析是否存在内存泄漏

# Gc日志分析工具

借助GCViewer日志分析工具,可以非常直观地分析出待调优点。

可从以下几方面来分析:

​ 1.Memory,分析Totalheap、Tenuredheap、Youngheap内存占用率及其他指标,理论上内存占用率越小越好;

​ 2.Pause ,分析Gc pause、Fullgc pause、Total pause三个大项中各指标,理论上GC次数越少越好,GC时长越小越好;

# MAT 堆内存分析工具

EclipseMemory Analysis Tools (MAT) 是一个分析Java堆数据的专业工具,用它可以定位内存泄漏的原因。

# MaxGCPauseMillis调优

前面介绍过使用GC的最基本的参数: -XX:+UseG1GC -Xmx32g -XX:MaxGCPauseMillis=200

前面2个参数都好理解,后面这个MaxGCPauseMillis参数该怎么配置呢?这个参数从字面的意思上看,就是允许的GC最大的暂停时间。G1尽量确保每次GC暂停的时间都在设置的MaxGCPauseMillis范围内。 那G1是如何做到最大暂停时间的呢?这涉及到另一个概念,CSet(collection set)。它的意思是在一次垃圾收集器中被收集的区域集合。 Young GC:选定所有新生代里的region。通过控制新生代的region个数来控制young GC的开销。 Mixed GC:选定所有新生代里的region,外加根据global concurrent marking统计得出收集收益高的若干老年代region。在用户指定的开销目标范围内尽可能选择收益高的老年代region。

在理解了这些后,我们再设置最大暂停时间就好办了。 首先,我们能容忍的最大暂停时间是有一个限度的,我们需要在这个限度范围内设置。但是应该设置的值是多少呢?我们需要在吞吐量跟MaxGCPauseMillis之间做一个平衡。如果MaxGCPauseMillis设置的过小,那么GC就会频繁,吞吐量就会下降。如果MaxGCPauseMillis设置的过大,应用程序暂停时间就会变长。G1的默认暂停时间是200毫秒,我们可以从这里入手,调整合适的时间。

# 其他调优参数

-XX:G1HeapRegionSize=n 设置的 G1 区域的大小。值是 2 的幂,范围是 1 MB 到 32 MB 之间。目标是根据最小的 Java 堆大小划分出约 2048 个区域。 -XX:ParallelGCThreads=n 设置 STW 工作线程数的值。将 n 的值设置为逻辑处理器的数量。n 的值与逻辑处理器的数量相同,最多为 8。 如果逻辑处理器不止八个,则将 n 的值设置为逻辑处理器数的 5/8 左右。这适用于大多数情况,除非是较大的 SPARC 系统,其中 n 的值可以是逻辑处理器数的 5/16 左右。 -XX:ConcGCThreads=n 设置并行标记的线程数。将 n 设置为并行垃圾回收线程数 (ParallelGCThreads) 的 1/4 左右。 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45 设置触发标记周期的 Java 堆占用率阈值。默认占用率是整个 Java 堆的 45%。 避免使用以下参数: 避免使用 -Xmn 选项或 -XX:NewRatio 等其他相关选项显式设置年轻代大小。固定年轻代的大小会覆盖暂停时间目标。

# 触发Full GC

在某些情况下,G1触发了Full GC,这时G1会退化使用Serial收集器来完成垃圾的清理工作,它仅仅使用单线程来完成GC工作,GC暂停时间将达到秒级别的。整个应用处于假死状态,不能处理任何请求,我们的程序当然不希望看到这些。那么发生Full GC的情况有哪些呢? 并发模式失败

G1启动标记周期,但在Mix GC之前,老年代就被填满,这时候G1会放弃标记周期。这种情形下,需要增加堆大小,或者调整周期(例如增加线程数-XX:ConcGCThreads等)。 晋升失败或者疏散失败

G1在进行GC的时候没有足够的内存供存活对象或晋升对象使用,由此触发了Full GC。可以在日志中看到(to-space exhausted)或者(to-space overflow)。解决这种问题的方式是: a,增加 -XX:G1ReservePercent 选项的值(并相应增加总的堆大小),为“目标空间”增加预留内存量。 b,通过减少 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 提前启动标记周期。 c,也可以通过增加 -XX:ConcGCThreads 选项的值来增加并行标记线程的数目。 巨型对象分配失败

当巨型对象找不到合适的空间进行分配时,就会启动Full GC,来释放空间。这种情况下,应该避免分配大量的巨型对象,增加内存或者增大-XX:G1HeapRegionSize,使巨型对象不再是巨型对象。

# 问题

1、导致 OutOfMemory 原因?

2、常见调优参数有哪些?

3、如何获取服务器堆栈信息?

4、如何对堆栈信息进行分析?

5、GC 停顿时间过长,原因有哪些?

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上次更新: 2021/07/21, 18:22:30
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